DE2541795C2

DE2541795C2 - Device for deep drilling

Info

Publication number: DE2541795C2
Application number: DE19752541795
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Sieke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE2541795A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tiefbohren, bestehend aus einem Bohrstrang mit an dessen vorderem Ende angeordneter Bohrkrone, einer Vorrichtung zur Erzeugung einer auf die Bohrkrone übertragbaren Drehkraft, einer Vorrichtung zum Spülen des Bohrlochs und einer hydraulischen Vorrichtung zur Erzeugung von auf die Bohrkrone übertragbaren Längsschwingungen, die einen Arbeitszylinder, einen in diesem hin- und herbeweglichen Arbeitskolben und einen Steuerschieber aufweist, mit dem eine zum Arbeitszylinder führende Leitung in ständiger Folge abwechselnd an eine Druckleitung und eine Rücklaufleitung anschließbar istThe invention relates to a device for deep drilling, consisting of a drill string with at the front End of arranged drill bit, a device for generating a transferable to the drill bit Torque, a device for flushing the borehole and a hydraulic device for generating of longitudinal vibrations that can be transmitted to the drill bit, one working cylinder, one in it has reciprocating working piston and a control slide, with which one to the working cylinder leading line alternately connectable to a pressure line and a return line in a constant sequence is

Eine derartige Bohrvorrichtung ist aus der DE-PS 7 35 818 bekanntgeworden. Hier ist am unteren Ende des Bohrstranges dicht oberhalb der Bohrkrone ein Gehäuse angeordnet in welchem eine Turbine angeordnet ist die vom Spülmittel gespeist wird und dem Antrieb einer Hydraulikpumpe und eines hin- und herbeweglichen Steuerschiebers dient mit dem der Fluß des Hydrauliköls in einen Arbeitszylinder gesteuert wird, der zur Erzeugung einer axial zum Bohrstrang verlaufenden Vibration der Bohrkrone dient Dieser Steuerschieber schließt die zum Hydraulikzylinder führende Leitung in ständiger Folge einmal an die von der Hydraulikölpumpe kommende Druckleitung, das andere Mal an die inSuch a drilling device is known from DE-PS 7 35 818. Here's at the bottom of the drill string just above the drill bit a housing is arranged in which a turbine is arranged is fed by the detergent and the drive of a hydraulic pump and a reciprocating The control slide is used to control the flow of hydraulic oil into a working cylinder, which This control slide is used to generate a vibration of the drill bit that runs axially to the drill string connects the line leading to the hydraulic cylinder to the one from the hydraulic oil pump incoming pressure line, the other time to the in

den ölvorratsbehälter drucklos führende Leitung. Mit dieser Vorrichtung ließen sich aber offenbar nicht die gewünschten Erfolge erzielen, denn die sich anschließende technische Entwicklung führte zu einer Reihe von Vibrationsvorrichtungen für Tiefbohranlagen, die mittels exzentrischer gelagerter umlaufender Massen (DE-OS 22 19 819, FR-PS 15 00 742 u. a.) oder mittels elektromagnetisch erzeugter Schwingungen (US-PS 25 54 005, US-PS 29 11 192 u. a.) arbeiten.
Mit umlaufenden, exzentrisch gelagerten Massen mechanisch erzeugte Vibrationsschwingungen sind reine Sinusschwingungen bestimmter Frequenz, deren Wirkung für den Bohrvorgang nur dann wesentlich ist, wenn in einer Resonanzfrequenz gearbeitet wird. Das Arbeiten in einer Resonanzfrequenz des Bohrstranges führt aber zu einer erheblich verminderten Lebensdauer, insbesondere der mechanischen Verbinder der einzelnen Rohrstrangteile. Beim Arbeiten mit elektrischen Schwingungen bereitet die Übertragung der Schwingungen vom hin- und herschwingenden Anker auf die Bohrkrone erhebliche Anpassungsschwierigkeiten, die am einfachsten dann zu überwinde!: sind, wenn in einer Resonanzfrequenz gearbeitet wird. Das aber hat die genannten Nachteile, weshalb man in den Bohrstrang Vibrationsentkupplungszellen (US-PS 27 71 270) einbaut Das ist hinwiederum ein erhöhter Aufwand. Zudem führt das Arbeiten in einer Resonanzfrequenz im allgemeinen zu erheblichen Schwingungen der Bohrkrone, womit jedoch nicht immer ein ebenso gutes Vordringen im Gestein erzielt wird, weil das Einschneiden und Zerkleinern von Gestein nicht nur von der Schwingungsamplitude der Bohrkrone abhängig ist. Vielmehr spielen auch eine Reihe von anderen Parametern hier eine Rolle.
Bei einem Erdbohrgerät, wie es beispielsweise im Straßenbau verwendet wird, ist es durch die DE-OS 24 11 411 bekanntgeworden, Vibrationen hydraulisch in einem Arbeitszylinder zu erzeugen, der als Kupplungselement zwischen zwei Scheiben angeordnet ist, die den Bohrstrang axial unterbrechen. Hierdurch werden Vibrationen erzeugt, die in Drehrichtung des Bohrers wirksam sind. Da hier das Steuergerät fest eingebaut ist und keine Möglichkeiten einer Einstellung hat, wird hier immer mit einer festen Frequenz gearbeitet. Eine Anpassung an die Vorgegebenheiten der Bohrstelle ist hier nicht möglich.line leading the oil reservoir without pressure. With this device, however, the desired success could not be achieved, because the subsequent technical development led to a number of vibration devices for deep drilling rigs, which by means of eccentrically mounted rotating masses (DE-OS 22 19 819, FR-PS 15 00 742 etc.) or by means of electromagnetically generated vibrations (US-PS 25 54 005, US-PS 29 11 192 and others) work.
Vibration oscillations generated mechanically with rotating, eccentrically mounted masses are pure sinusoidal oscillations of a certain frequency, the effect of which is only essential for the drilling process when working at a resonance frequency. However, working at a resonance frequency of the drill string leads to a considerably reduced service life, in particular of the mechanical connectors of the individual pipe string parts. When working with electrical vibrations, the transmission of the vibrations from the armature swinging back and forth to the drill bit creates considerable adjustment difficulties, which are easiest to overcome !: when working at a resonance frequency. However, this has the disadvantages mentioned, which is why vibration decoupling cells (US Pat. No. 2,771,270) are built into the drill string. This, in turn, is an increased effort. In addition, working at a resonance frequency generally leads to considerable vibrations of the drill bit, which however does not always achieve equally good penetration into the rock, because the cutting and crushing of rock is not only dependent on the vibration amplitude of the drill bit. Rather, a number of other parameters also play a role here.
In an earth drilling device, as it is used, for example, in road construction, it has become known from DE-OS 24 11 411 to generate vibrations hydraulically in a working cylinder which is arranged as a coupling element between two discs that axially interrupt the drill string. This generates vibrations that are effective in the direction of rotation of the drill. Since the control unit is permanently installed here and has no setting options, a fixed frequency is always used here. An adjustment to the conditions of the drilling site is not possible here.

Die Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Bohrkrone so zu vibrieren, daß die Bohrleistung erheblich erhöht wird,The invention avoids the disadvantages indicated. It is the object of the invention to so the drill bit vibrate so that the drilling performance is increased considerably,

ohne daß hierbei die Bohrvorrichtung Schaden erleidetwithout the drilling device being damaged

Die Erfindung besteht darin, daß der Steuerschieber ein sowohl dreh- als auch axial verschiebbarer Kolben ist, dessen Schlitze und/oder Öffnungen für den Durchtritt des Druckmittels mit in Kurvenforni gestalteten Kanten ausgestattet sind.The invention consists in that the control slide is a both rotatable and axially displaceable piston, the slots and / or openings for the passage of the pressure medium with designed in curve form Edges are fitted.

Mit einem derartigen Steuerschieber lassen sich die Vibrationen in ihrer Frequenz ständig so verändern, daß immer in Frequenzbereichen gearbeitet wird, in denen der Angriff der Bohrkrone am Gestein besonders wirksam ist In; Verlaufe der gesamten Bohrzeit nehmen diese Zeiten, bei denen besonders wirksam gearbeitet werden kann, nur einen kleinen Zeitraum ein, der aber ausreicht um die Boisrleistung erheblich heraufzusetzen. Andererseits nehmen auch die Zeiten, in denen eine is dem Bohrstrang schädliche Resonanz durchlaufen wird, nur kurze Zeitabstände ein, so daß Schaden an dem Bohrstrang nicht entstehen.With such a control slide, the vibrations can be constantly changed in their frequency so that Always work in frequency ranges in which the attack of the drill bit on the rock is particularly effective is In; During the entire drilling time, these times take place at which work is particularly effective can only be used for a short period of time, which is sufficient to increase the Boisr performance considerably. On the other hand, there are also times when one is the drill string is passed through harmful resonance, only short time intervals, so that damage to the Drill string does not arise.

Zweckmäßig für einen wirkungsvollen Einsatz dieser Vorrichtung ist es, wenn die Frequenz ständig zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert variierbar istFor an effective use of this device, it is useful if the frequency is constantly between an upper and a lower limit value can be varied

Vorteilhaft ist es, wenn sowohl eine Vorrichtung für die ständige Drehung als auch eine Vorrichtung für die ständige Hin- und Herverschiebung des Steuerschieberkolbens vorgesehen sind. Dann arbeitet die Vibrationsvorrichtung mit ständig sich ändernden Parametern, so daß immer wieder Parameter erreicht werden, bei denen die Bohrkrone besonders wirksam am Gestein angreift It is advantageous if both a device for the constant rotation and a device for the constant back and forth displacement of the control spool piston are provided. Then the vibrator works with constantly changing parameters, so that parameters can be reached again and again for which the drill bit attacks the rock particularly effectively

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Vorrichtung für die Drehung des Steuerschieberkolbens für ein Arbeiten mit veränderbarer Frequenz ausgelegt ist. Dann werden die verschiedensten Frequenzen, zweckmäßigerweise zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert, durchlaufen. Es werden dann immer wieder Schwingungszustände erreicht, die für den Bohrvorgang besonders günstig sind, während niemals langzeitig Schwingungsvorgänge auftreten, die dem Bohrstrang schädlich sind.It is also advantageous if the device for the rotation of the control spool piston is designed to work with a variable frequency. then different frequencies, expediently between an upper and a lower one Limit value, run through. There are then again and again vibration states that are necessary for the drilling process are particularly favorable, while long-term vibration processes never occur which the drill string are harmful.

Besonders wirksam arbeitet die Vibrationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wenn die Schlitze und öffnungen im Steuerschieber derart angeordnet sind, daß in zeitlichem Abstand Drucköl-Impulse erzeugbar sind. Diese Impulse haben sich als besonders wirksam.45 bei der Zerkleinerung auch von hartem Gestein erwiesen. The vibrating device of the present invention works particularly effectively when the slots and Openings in the control slide are arranged in such a way that pressure oil pulses can be generated at a time interval are. These impulses have been shown to be particularly effective.45 in crushing even hard rock.

Vorteilhaft ist es, wenn der Steuerschieber derart aufgebaut oder steuerbar ist daß die Impulse bei Impulsbeginn einen starken Kraftanstieg und dann bis zum Impulsende eine gleichmäßige oder sich gleichmäßig ändernde Kraft aufweisen.It is advantageous if the control slide is constructed or controllable in such a way that the pulses start at the start of the pulse a strong increase in force and then until the end of the pulse a steady or evenly changing one Show strength.

Für die Anbringungsmöglichkeit der Vibrationsvorrichtung gibt es mehrere Möglichkeiten, als besonders günstig haben sich zwei erwiesen: Die eine besteht darin, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der Längsschiwingungen in einem Bohrturm, vorzugsweise oberhalb eines Drehtisches angeordnet ist. Die andere besteht darin, daß die Vorrichtung zur Erceugung der Längsschwingungen dicht oberhalb der Bohrkrone in den Bohrstrang eingebaut und von der Spülflüssigkeit angetrieben ist.There are several possibilities for attaching the vibration device, as special Two have proven to be beneficial: One is that the device for generating the longitudinal vibrations is arranged in a derrick, preferably above a turntable. The other is in that the device for generating the longitudinal vibrations just above the drill bit in the drill string is installed and driven by the drilling fluid.

In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, wenn Einrichtungen zur Erzeugung einer schwingenden Bewegung der Bohrkrone sowohl in Dreh- als auch in Längsrichtung vorgesehen sind.In some cases it can also be useful if devices for generating an oscillating Movement of the drill bit are provided both in the rotational and in the longitudinal direction.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es ^eigtThe essence of the present invention is based on the exemplary embodiments shown schematically in the drawing Explains it in more detail

F i g. 1 eine Bohranlage mit Vorrichtung zur Erzeugung der linearen Schwingung über Tage,F i g. 1 a drilling rig with a device for generating the linear vibration above ground,

F i g. 2 ein Hydraulikschema der Vorrichtung zur Erzeugung der linearen Schwingung,F i g. 2 shows a hydraulic diagram of the device for generating the linear oscillation,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines schwingenden Steuerschiebers,F i g. 3 a schematic representation of a vibrating control slide,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines drehenden Steuerschiebers,Fig.4 is a schematic representation of a rotating Control spool,

F i g. 5 eine Bohranlage mit einer Vorrichtung zur Erzeugung der linearen Schwingung unter Tage,F i g. 5 a drilling rig with a device for generating the linear vibration underground,

Fig.6 einen Schnitt durch den Schwingungsgeber der F ig. 5.6 shows a section through the vibration transmitter the fig. 5.

Die Bohranlage der F i g. 1 weist einen aus vielen Bohrröhren zusammengesetzten Bohrstrang 1 auf, an dessen unterem Ende die Bohrkrone 2 befestigt ist Die Bohrkrone 2 ist im allgemeinen ein Rollenmeißel. Am oberen Ende des Bohrstranges 1 befindet sich die Mitnehmerstange 3. Der gesamte Bohrstrang hängt an einem Flaschenzughaken 4, welcher mitsamt dem Flaschenzug vom nicht dargestellten Bohrturm getragen wird. Der gesamte Bohrstrang 1 mitsamt der Mitnehmerstange 3 und der Bohrkrone 2 ist hohl ausgebildet Durch ihn wird eine Spülflüssigkeit, die über den Spülschlauch 5 und den Spülkopf 6 in das Innere des Bohrstranges eingeführt wird, bis zur Bohrkrone 2 geführt An der Außenseite des Bohrstranges 1 steigt die im Inneren des Bohrstranges nach unten geführte Flüssigkeit wieder nach oben und trägt die von der Bohrkrone zerkleinerten Gesteine mit nach oben. Das Bohrloch ist durch abgesenkte Rohre 7 verrohrt. Die mit Gesteinteilen beladene Flüssigkeit wird durch die Bohrschlammrückleitung 8 abgeführtThe drilling rig of FIG. 1 has a drill string 1 composed of many drill tubes the lower end of which the drill bit 2 is attached. The drill bit 2 is generally a roller bit. At the The upper end of the drill string 1 is the driving rod 3. The entire drill string is attached to one Pulley hook 4, which is carried together with the pulley from the derrick, not shown will. The entire drill string 1 including the driver rod 3 and the drill bit 2 is hollow Through it, a rinsing liquid, which via the rinsing hose 5 and the rinsing head 6 into the interior of the Drill string is introduced, up to the drill bit 2. On the outside of the drill string 1, the rises inside the drill string downwardly guided liquid back up and carries the from the drill bit crushed rocks with facing up. The borehole is cased by lowered pipes 7. The ones with pieces of rock loaded liquid is discharged through the drilling mud return line 8

Der Drehantrieb des Bohrstranges 1 erfolgt von einem Drehmotor 9, welcher einen Drehtisch 10 antreibt Dieser Drehtisch 10 treibt seinerseits die Mitnehmerstange 3 an.The rotary drive of the drill string 1 is carried out by a rotary motor 9 which drives a rotary table 10 This turntable 10 in turn drives the driver rod 3.

In der schematischen Darstellung der F i g. 1 sind im Bereich der Mitnehmerstange 3 zwei Vorrichtungen A und B zur Erzeugung einer linearen Schwingung an der Bohrkrone dargestellt. In der praktischen Ausführung wird aus Gründen der Kostenersparnis zweckmäßigerweise nur eine von diesen Vorrichtungen vorgesehen sein. Die Vorrichtung A dient zur Erzeugung einer linearen, in Bohrrichtung gerichteten Schwingung. Die Vorrichtung B dient zur Erzeugung einer Drehschwingung. Bei der Länge des Bohrstranges setzt sich die Drehschwingung am unteren Ende des Bohrstranges in eine lineare Schwingung um, da bei stärkerer Verdrehung der Bohrstrang kürzer wird, bei schwächerer Verdrehung langer wird.In the schematic representation of FIG. 1, two devices A and B for generating a linear vibration on the drill bit are shown in the area of the driver rod 3. In the practical embodiment, only one of these devices is expediently provided for reasons of cost savings. The device A is used to generate a linear vibration directed in the drilling direction. The device B is used to generate a torsional vibration. In the case of the length of the drill string, the torsional vibration at the lower end of the drill string is converted into a linear vibration, since the drill string becomes shorter with a greater twist and longer with a weaker twist.

Die die lineare Schwingung erzeugende Vorrichtung A, die lineare Kraftimpulse in den Bohrstrang 1 einleitet, weist einen Hydraulikzylinder 11 auf, in welchem ein Hydraulikkolben 12 verschiebbar angeordnet ist, welcher fest mit der Mitnehmerstange 3 verbunden ist. Zwei Hydraulikleitungen 13 verbinden einen Steuerschieber 14 mit den beiden Anschlüssen an dem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 11. Der Steuerschieber 14 ist einerseits an die Druckölquelle 15, eine hydraulische Pumpe, andererseits an die zum ölbehälter 16 führende Rücklaufleitung 17 angeschlossen. Der Steuerschieber 14 verbindet in ständig -wechselnder Folge jede der beiden Hydraulikleitungen 13 einmal mit der Druckölquelle 15, das andere Mal mit der Rücklaufleitung 17. Diese Verbindung wird zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß in den Raum oberhalb des Kolbens 12 immer eine etwas größere Druckölmenge eingelas- The device A generating the linear oscillation, which introduces linear force pulses into the drill string 1, has a hydraulic cylinder 11 in which a hydraulic piston 12, which is firmly connected to the driver rod 3, is displaceably arranged. Two hydraulic lines 13 connect a control slide 14 to the two connections on the double-acting hydraulic cylinder 11. The control slide 14 is connected on the one hand to the pressure oil source 15, a hydraulic pump, and on the other hand to the return line 17 leading to the oil tank 16. The control slide 14 connects each of the two hydraulic lines 13 in a constantly changing sequence once with the pressure oil source 15, the other time with the return line 17. This connection is expediently made so that a somewhat larger amount of pressure oil is always injected into the space above the piston 12.

sen wird, als während des darauf folgenden Anschlusses an die Rücklaufleitung aus diesem Raum wieder austritt. Entsprechend wird in dem Raum unter dem Kolben ständig eine etwas kleinere Menge Drucköl eingelassen, als während der Zeit des Anschlusses an die Rücklaufleitung aus diesem Raum herausgelassen wird. Auf diese Weise wird ein vibrierender Vorschub in Richtung nach unten erzeugt. Die Stärke und die Schwingungsfrequenz sind hierbei mittels des Steuerschiebers 14 einstellbar.than emerges from this space again during the subsequent connection to the return line. Accordingly, a slightly smaller amount of pressurized oil is constantly being admitted into the space under the piston, than is let out of this space during the time of connection to the return line. To this Way, a vibrating feed is generated in the downward direction. The strength and the vibration frequency are adjustable by means of the control slide 14.

Die Vorrichtung B zur Erzeugung einer Drehschwingung weist einen hydraulischen Motor 18 auf, welches ein Drehkolbenmotor sein kann. Dieser ist über die gestrichelt dargestellten Hydraulikleitungen 19 mit dem Steuerschieber 14 verbunden. Auch wird die Drehschwingung dadurch erzeugt, daß ständig im einen Takt eine etwas größere Flüssigkeitsmenge zugeführt wird, als im Gegentakt in die Rücklaufleitung 17 gegeben wird.The device B for generating a torsional vibration has a hydraulic motor 18, which can be a rotary piston engine. This is connected to the control slide 14 via the hydraulic lines 19 shown in dashed lines. The torsional vibration is also generated in that a somewhat larger amount of liquid is constantly fed in at one cycle than is fed into the return line 17 in push-pull.

Das Hydraulikschema ist im einzelnen im F i g. 2 dargestellt. The hydraulic scheme is shown in detail in FIG. 2 shown.

Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung eines schwingenden Steuerschiebers. In dem Gehäuse 20 des Steuerschiebers ist der Steuerkolben 21 mit den Verbindungskanälen 29 und 30 längsverschiebbar angeordnet. An dem einen Ende des Steuerkolbens 21 ist eine Feder 31 angeordnet, welche die am anderen Ende des Steuerkolbens 21 befestigte Rolle 24 gegen die Nockenscheibe 23 drückt. Die Nockenscheibe 23 wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor in Drehbewegung versetzt. Die Drehzahl der Nockenscheibe 23 ist bestimmend für die Frequenz der in die Leitung 13 austretenden Druckölimpulse. Auch hier wird das Drucköl in einer Druckölquelle 15, einer hydraulischen Pumpe z. B„ erzeugt. Es fließt durch das Gehäuse des Steuerschiebers bis zum Kanal 29 im Steuerschieberkolben, durch den es in die Leitung 13 austreten kann, die in den Hydraulikzylinder 11 führt, in welchem der Kolben 12 verschiebbar angeordnet ist. Das Drucköl tritt aus der Leitung 29 in die Leitung 13 ein, wenn die beiden Leitungen miteinander in einer bestimmten Stellung des Steuerschieberkolbens 21 fluchten. Fluchtet der Kanal 30 mit der zum (^vorratsbehälter 16 führenden Leitung 17, dann kann Öl aus dem Hydraulikzylinder 11 in den ölbehälter 16 austreten. Durch die Größe und Form der Ausnehmungen 32, 33, die am Ende der Kanäle 29, 30 angeordnet sind, können die Impulsformer und die Impulsdauer der in die Leitung 13 austretenden hydraulischen Impulse bestimmt werden. Da diese Austrittsöffnungen 32,33 unterschiedliche Form haben, ist es vorgesehen, daß der linear schwingende Steuerschieberkolben 21 auch verdrehbar ist, um unterschiedliche impulsformen bzw. unterschiedliche Schwingungsformen einstellen zu können. Für die Verdrehung des Steuerschieberkolbens 21 dient eine Verzahnung 25, die auf seinem Ende angebracht ist In diese Verzahnung greift ein Zahnrad 26 an, welches mit einem Antriebsmotor 28 über eine Bremskupplung 27 gekoppelt ist Mit der Bremskupplung 27 können im Bremszustand das Zahnrad 26 und damit die Verzahnung 25 und der Steuerschieberkolben 21 festgelegt werden. Im Kupplungsza- eo stand ist das Zahnrad 26 mit dem Motor 28 kraftschlüssig verbunden.3 shows a schematic representation of an oscillating control slide. In the housing 20 of the Control slide, the control piston 21 with the connecting channels 29 and 30 is arranged to be longitudinally displaceable. At one end of the control piston 21, a spring 31 is arranged, which at the other end of the control piston 21 attached roller 24 presses against the cam disk 23. The cam disk 23 is not by one shown drive motor in rotary motion. The speed of the cam disk 23 is decisive for the frequency of the pressure oil pulses emerging in line 13. Here, too, the pressure oil is in a Pressurized oil source 15, a hydraulic pump z. B "generated. It flows through the housing of the control spool up to the channel 29 in the control slide piston, through which it can exit into the line 13 that enters the hydraulic cylinder 11 leads, in which the piston 12 is arranged displaceably. The pressure oil comes out of the line 29 into the line 13 when the two lines with each other in a certain position of the control slide piston 21 align. If the channel 30 is aligned with the line 17 leading to the (^ reservoir 16, then oil can flow from the hydraulic cylinder 11 into the oil container 16 exit. Due to the size and shape of the recesses 32, 33 at the end of the channels 29, 30 are arranged, the pulse shaper and the pulse duration of the emerging in the line 13 hydraulic Impulses are determined. Since these outlet openings 32,33 have different shapes, it is provided that that the linearly oscillating control slide piston 21 can also be rotated to different pulse shapes or to be able to set different waveforms. For turning the control spool piston 21 is a toothing 25, which is attached to its end. This toothing engages Gear 26, which is coupled to a drive motor 28 via a brake clutch 27 with the In the braking state, the brake clutch 27 can control the gear 26 and thus the toothing 25 and the control slide piston 21 can be set. In the clutch position, the gear 26 is frictionally engaged with the motor 28 tied together.

In F i g. 4 ist die schematische Darstellung eines drehenden Steuerschiebers gezeigt In einem nicht dargestellten Gehäuse befindet sich der dreh- und axial verschiebbare Steuerkolben 32, dessen Welle 53 mittels eines Antriebsmotors 34 über die Kette 35 angetrieben wird. Der rotierende Steuerschieber 32 weist zwei Ausnehmungen 36, 37 auf. Über diese Ausnehmungen ist einerseits die Druckölleitung von der Pumpe 16, andererseits die Rücklaufleitung 17 mit der zum Hydraulikzylinder 11 führenden Leitung 13 zu verbinden. Größe und Form der Ausnehmungen bestimmen die erzeugten Schwingungsimpulse. Durch die zusätzliche axiale Verschiebung des rotierenden Steuerschiebers 32 lassen sich die Größe und Gestalt der Impulse ändern. Die Frequenz der Druckölimpulse läßt sich mittels der Drehzahl des Antriebsmotors 34 einstellen.In Fig. 4, the schematic representation of a rotating control slide is shown in a not shown Housing is the rotatable and axially displaceable control piston 32, the shaft 53 by means of a drive motor 34 is driven via the chain 35. The rotating control slide 32 has two recesses 36, 37 on. On the one hand, the pressure oil line from the pump 16, on the other hand, is via these recesses to connect the return line 17 to the line 13 leading to the hydraulic cylinder 11. size and shape of the recesses determine the generated oscillation pulses. Due to the additional axial displacement of the rotating control slide 32, the size and shape of the pulses can be changed. the The frequency of the pressure oil pulses can be adjusted by means of the speed of the drive motor 34.

In F i g. 5 ist eine Bohranlage mit einer Vorrichtung 38 zur Erzeugung einer linearen Schwingung unter Tage dargestellt. Diese Vorrichtung 38 befindet sich dicht über der Bohrkrone 2. Diese Vorrichtung 38 ist in F i g. 6 in einem schematischen Schnitt dargestellt. An den Bohrstrang 1 ist das Gehäuse der Vorrichtung 38 angeschlossen. Die Vorrichtung 38 wird von der Spülmittelleitung 39 durchsetzt. Von dieser zweigt eine Stichleitung 40 zu dem Ventil 41 ab. Das Ventil 41 bestimmt diejenige Menge Spülmittel, die zu dem Hydromotor 42 gelangen kann. Der Hydromotor weist beidseitig einen Wellenausgang auf. Der eine Wellenausgang ist mit der Steuervorrichtung für das Ventil 41 über die Welle 43 gekoppelt. Zwischen dieser Steuervorrichtung und der Welle 43 ist noch ein Untersetzungsgetriebe angeordnet. Der andere Wellenausgang ist mit der Welle 44 gekoppelt, die dem Antrieb des Steuerschiebers 45 dient. In den Steuerschieber 45 führt eine Stichleitung 46 von der Spülmittelleitung 39. An die Außenseite der Vorrichtung 38 führt eine Stichleitung 51, die als Rücklaufleitung dient. Über die Leitung 47 werden die im Steuerschieber 45 erzeugten Druckölimpulse in den Arbeitszylinder 48 eingeführt, der ringförmig ausgebildet ist. In diesem ist ein Kolben 49 verschiebbar, welcher über Kolbenstangen 50 mit der Bohrkrone 2 verbunden ist.In Fig. 5 is a drilling rig with a device 38 shown for the generation of a linear oscillation underground. This device 38 is tight above the drill bit 2. This device 38 is shown in FIG. 6 shown in a schematic section. To the Drill string 1 is connected to the housing of the device 38. The device 38 is from the detergent line 39 interspersed. A branch line 40 branches off from this to the valve 41. The valve 41 determines the amount of detergent that can reach the hydraulic motor 42. The hydraulic motor has one on both sides Shaft exit on. One shaft output is connected to the control device for the valve 41 via the shaft 43 coupled. A reduction gear is also arranged between this control device and the shaft 43. The other shaft output is coupled to the shaft 44, which drives the control slide 45 serves. A branch line 46 leads into the control slide 45 from the detergent line 39. To the outside of the Device 38 leads a branch line 51, which serves as a return line. Via line 47, the im Control slide 45 generated pressure oil pulses introduced into the working cylinder 48, which is annular is. A piston 49, which is connected to the drill bit 2 via piston rods 50, can be displaced in this is.

Die Ausführung der Vorrichtung 38 kann auch in anderer Weise erfolgen: Es ist z. B. möglich, die gesamte Spülmittelmenge den Steuerschieber durchfließen zu lassen.The execution of the device 38 can also take place in another way: It is z. B. possible the entire Allow the amount of detergent to flow through the control slide.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims :;

1. Device for deep drilling, consisting of a drill string with arranged at the front end Drill bit, a device for generating a torque that can be transmitted to the drill bit, a device for flushing the borehole and a hydraulic device for generating it of longitudinal vibrations that can be transmitted to the drill bit, one working cylinder, one in it has reciprocating working piston and a control slide, with which one to the working cylinder leading line in constant sequence alternately to a pressure line and a return line can be connected, characterized in that that the control slide is a rotatable as well as axially displaceable piston (21,32) is, the slots (36,37) and / or openings (32, 33) are equipped with curved edges for the passage of the pressure medium.

2. Device according to claim 1, characterized in that that both a device for constant rotation and a device for constant Back and forth displacement of the control spool piston are provided.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for the rotation of the Control spool piston (32,32) is designed for working with a variable frequency

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the frequency is constantly between one upper and a lower limit value can be varied.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the slots (36,37) and openings (32, 33) are arranged in the control slide in such a way that pressure oil pulses can be generated at a lateral distance.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control slide is constructed in such a way or it can be controlled that the pulses at the start of the pulse a strong increase in force and then until the end of the pulse a steady or evenly changing one Show strength.

7. The device according to claim 1, characterized in that the device (A) for generating the longitudinal vibrations in a derrick, preferably above a turntable (10) is arranged.

8. The device according to claim 1, characterized in that the device (38) for 'generation of the longitudinal vibrations built into the drill string (1) just above the drill bit (2) and from the flushing liquid is driven.

9. The device according to claim 1, characterized by means for generating an oscillating Movement of the drill bit both in the rotary shark as well as in the longitudinal direction.